Question

【題目】某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如圖甲所示是該同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．

（1）實(shí)驗(yàn)中可近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為______；

（2）若用游標(biāo)卡尺測(cè)出光電門遮光條的寬度d如圖乙所示，則______cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間，則小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為______用字母表示；

（3）測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間，并算出相應(yīng)小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度v，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象如圖丙所示，從圖線得到的結(jié)論是：在小車質(zhì)量一定時(shí)，______．

（4）某同學(xué)在作出的線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，開始實(shí)驗(yàn)前他應(yīng)采取的做法是______

A.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)

B.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)

C.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)

D.將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運(yùn)動(dòng)．

Answer 1

【答案】 加速度與合外力成正比 C

【解析】

（1）為使繩子的拉力等于重物的重力，m應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M；

（2）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀，由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度；

（3）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，可根據(jù)圖象可以直觀的得出結(jié)論；

（4）由圖可知開始有外力時(shí)，而小車的加速度為零，說(shuō)明操作過(guò)程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足；

（1）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究，當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系，為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板的右端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：
對(duì)M：
解得：
當(dāng)時(shí)，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力；

（2）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)讀數(shù)為，
所以最終讀數(shù)為：；

數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過(guò)光電門的時(shí)間，由平均速度公式計(jì)算出物體通過(guò)光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：；

（3）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：，
由題意可知，不變，因圖象為過(guò)原點(diǎn)的直線，則說(shuō)明加速度與合外力成正比；

（4）線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，即開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，即線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏小，即說(shuō)明操作過(guò)程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足，采取的方法是將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，故C正確，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤。